
黑硅太陽能電池
黑硅是一種對光的吸收非常高的硅材料,其對近紫外至近紅外波段的光(0.2-1.2nm)具有一致高吸收。20世紀90年代末,美國哈佛大學的E. Mazu:教授在研究飛秒激光與物質相互作用的過程中獲得了一種新材料一黑硅(Black Silicon, BS)。
2012年,NREL的J. Oh等制備的黑硅太陽能電池的轉化效率18.2%。同年,中國科學院微電子研究所也已在多晶黑硅太陽能電池的研究上取得了重大突破,其生產出的多晶黑硅太陽能電池的轉換效率達到了17.88%。
日前,復旦大學光科學與工程系某課題組通過在p型單晶Si(100)上擴散磷制備pn結,利用化學刻蝕方法在n型發射極中形成多孔黑硅,并利用該種黑硅材料制備出高效太陽能電池。采用黑硅材料制備出的電池效率達到18.97%,突破了國際上同類結構電池的最高水平。
由于硅納米晶帶隙高于晶硅,該黑硅電池的開路電壓也就高于相應的平面硅電池。而且,發射極的梯度帶隙結構還抑制了前表面電子和空穴的復合。由于短波長范圍吸收度高,因此短波長處的光伏響應也較好。
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